江苏青工不锈钢有限公司2024-11-13

不锈钢材料的碱致应力腐蚀开裂，简称“碱脆”或“碱裂”，许多文献已对其展开了报道，但多数研究集中在高温条件下，而中低温条件下不锈钢碱脆的相关研究较少。不锈钢碱脆失效的案例也多发生在高温环境中，在中低温时发生的失效案例较为少见。国内某核电站制氢机储罐材料为316L奥氏体不锈钢，罐内介质为KOH溶液，工作压力为700kPa~800kPa。该储罐在服役8a后，其下封头发生开裂。在原始冷加工残余应力,温度为65~70℃，及KOH碱液服役条件的长期作用下，产生了垂直于焊缝的沿晶应力腐蚀开裂。由于热影响区焊接后奥氏体晶粒的回复及再结晶，原始残余应力基本消失。由于奥氏体晶粒的冷却收缩，热影响区产生了焊接残余拉应力，该残余应力以垂直于焊缝为主，在温度为65~70℃，KOH碱液服役条件的长期作用下产生了平行于焊缝的沿晶应力腐蚀开裂。该储罐开裂机理可用碱致应力腐蚀开裂的膜破裂理论进行解释。在KOH碱液环境中,储罐内壁表面形成一层钝化膜，该钝化膜在较高残余拉应力的作用下发生破裂。钝化膜破裂后，破裂区金属表面未及时形成钝化膜，裸露金属与KOH碱液接触，OH-在表面破裂区域发生浓缩，进而与裸露金属发生反应，裸露金属与浓缩碱液反应生成金属氧化膜，此氧化膜在应力作用下又发生破裂，继而再钝化-破裂-钝化-破裂循环反复进行，裂纹不断扩展延伸，**终导致储罐发生开裂并泄漏。316L不锈钢是奥氏体不锈钢，因添有2-3%的钼而具备了优良的耐腐蚀性，被应用于海洋工业。然而在复杂多变的海水环境中采用316L不锈钢制造的设备受到一定的腐蚀以及磨损。深冷处理作为不锈钢热处理技术的一种延伸，通过将不锈钢材料放置到远远低于常温的温度下，改善了其钢材的强度、韧性以及耐磨性。深冷处理后316L不锈钢组织结构含有少量的马氏体生成，硬度上升了大约12%，抗拉强度上升6%，屈服强度提升了10%。深冷处理降低了316L不锈钢的电化学腐蚀性能，无论是原材料还是焊接材料都一样。深冷处理后，316L不锈钢由于残余奥氏体向马氏体的转变，使得316L不锈钢的摩擦系数下降为25%，磨损性能得到提高。

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